探索FANUC基业长青的奥秘

    6月21日下午，e-works第三届日本智能工厂考察团来到富士山脚下的FANUC森林，走进绿树环抱的世界数控系统及工业机器人领先企业FANUC（发那科）总部，探索FANUC公司可持续发展，实现基业长青的奥秘。这是e-works日本考察团第三次走进FANUC。

图1 FANUC外景（图片来自FANUC网站）

    FANUC成立于1972年，最初是富士通的一个部门，后独立发展。自1956年成功开发出日本第一台数控系统和伺服装置以来，FANUC一直不懈地追求工厂自动化的发展，形成了三个主要的事业部：以FANUC的基础技术——数控和伺服技术为基础发展的FA事业部、应用了基础技术的机器人事业部和智能机械事业部，这三个事业部成为FANUC的三大支柱。目前，FANUC的机器人已大量采用视觉和力觉传感器，并开发出拳头机器人（并联机器人）、协作机器人等各种类型的机器人，以满足市场上不同的应用需求。伺服系统是电机和机器人的核心部件，其良好的性能决定了机器人品质，FANUC生产的伺服系统全部用于FANUC机器人配套。

    经过40多年的发展，FANUC已累计销售数控系统390万台，伺服电机1800万台，机器人50万台以上，每月有超过5000台机器人的产量。苹果、特斯拉、通用、空客、华为、海尔、联想、可口可乐……大量工业巨头都是FANUC的客户。FANUC公司坚持日本制造，业绩保持了可持续增长。

    我们乘坐的大巴驶进FANUC的总部区域，一辆明黄色的引导车带领我们到达总部大楼。一路上，树林中点缀着明黄色的厂房和办公楼，格外显眼和明亮。明黄色是FANUC的标准色，来源于其原在富士通的部门标志色，除了研发大楼是深红色，所有工厂、车辆和员工的制服、安全帽、产品都是明黄色。

图2 明黄色的厂房在树木中格外显眼（图片来源于考察团成员）

    FANUC对此次考察活动高度重视，稻叶善治会长亲自接待了考察团，热情欢迎考察团一行，并为考察团介绍了FANUC的发展情况。其中，特别强调FANUC最重视的是产品可靠性，在产品的开发阶段会进行大量的可靠性试验，以保证能在客户的工厂中平稳安全地工作，为此，还专门建成了专业的产品可靠性实验室用于综合的产品可靠性评价。此外，FANUC信守服务第一的理念，提出终身保修的承诺，对于30、40年前的产品仍然提供维修服务，在服务方面也为其增色不少。

图3 稻叶善治会长为考察团介绍FANUC的发展

    接下来， FANUC的工作人员带领考察团一行参观了FANUC的可靠性评价大楼、中央展览中心、机器人组装工厂、机加工工厂以及修理工厂等代表性工厂，领略机器人的制造过程，让考察团大开眼界。

考察地点之一：可靠性评价大楼

    可靠性评价大楼是FANUC诸多的研究楼中最大的一栋，面积达2万平方米，造价60亿日元。FANUC的产品研发一直以“高可靠性、故障预警、快速修复”为宗旨。在这幢大楼内，为实现可靠性的进一步提升，配备了各类大型设备，可进行特殊的、恶劣条件下的长时间、多种类型的评价试验。

    在可靠性评价大楼宽敞高挑的车间里，布局按照评测种类划分，利用加速寿命试验进行各种极限测试，对产品的长期可靠性进行验证。例如，将部件浸入加工液，持续烘烤85小时；模仿恶劣环境工况下测试性能； 对影响机器人控制精度的电线电缆进行持续运动测试其极限能力。评价的结果被采集与分析，用于产品的持续改善。可靠性评价实验不仅用于FANUC自己的产品，还可为其他制造商提供的电机和系统匹配测试。

图4 耗资7亿日元的电波暗室，用于产品在电磁环境中正常运行且不对周围其他设备产生电磁干扰的试验

考察地点之二：中央展览中心

    走进中央展览中心，产品琳琅满目，令考察团成员目不暇接。在这里展示的有机器人，也有由机器人和自动化设备组成的制造单元。其中有能够举起汽车的M-2000iA大型装配机器人，力大无比，轻松将车辆高高举起，适合大型重物的灵活搬运；有能够协同作业的机器人，这是FANUC产品系列中唯一的绿色机器人，在无安全栅栏情况下可以与人协作，而且它具有引导示教功能，进入引导示教模式之后，由操作人员引导机器人进行运动，记录运动轨迹之后，完成示教；另一个吸引大家眼球的是FANUC的拳头机器人，这种机器人集成了视觉传感器，可以自动识别物品的颜色、形状和位置，高速、准确地分拣，其对高速的运动控制充分展示出FANUC伺服系统的优势；FANUC加工中心的性能也十分抢眼，大进给量、快速切除，实现高速、高精密加工，我们看到，短短两三秒内就可完成一个长约50mm的φ50孔加工。对于不同材质毛坯的加工，FANUC都给出了相应的解决方案。

    FANUC机器人采用了多种传感器，视觉传感器可以感知颜色、形状、视觉追踪；力觉传感器可进行力觉控制，可保证按指定压力作业，实现高质量的去毛刺、研磨；电子围栏可以感应人体与机器人的距离，低于安全距离时，机器人会减慢动作甚至停止，保证人员安全。

图5 考察团成员在参观现场

图6 M-2000iA大型装配机器人

图7 考察团体验与机器人协作

    除了设备展示之外，产品展示中心还展示了基于物联网的零宕机（ZDT）功能，FANUC通过在服务器上集中管理机器人的作业信息，通过移动终端对产品进行远程监控和故障预警等，实现零宕机，提高机器人的运作率。

图8 基于物联网的零宕机（ZDT）服务

考察地点之三：机加工厂

    机加工工厂加工机器人、ROBOSHOT、ROBOCUT以及激光发生器的零部件。1980年，FANUC开始在机加工工厂实施自动化，当时仅可以实现24小时的无人运转。1990年，通过引入立体托盘仓库，无人运转时间延长到了72小时。2000年后，机器人单元投入使用，使无人运转时间大大延长，目前该工厂可以实现720小时的无人运转，实现了100%自动化。
 

    FANUC的机加工工厂里全面采用了智能制造单元，执行不同作业指令的一组机器人、加工中心、在线检测装备、物流装备组成的独立单元，完成部分工序的制造或装配。在单元中，机器人负责上下料、物料定位、物料转运，并且实现了机器间的对话以完成单元内各工序。在机器人单元中，充分考虑了物料暂存和转运的需要，一般通过物料传送带送至线边或制造单元与立库紧邻，由机器人完成抓取和放置。FANUC与临近的牧野机床（MAKINO）建立了战略合作，机加工车间大量采用牧野机床的加工中心，而牧野机床全面采用FANUC的数控系统。

考察地点之四：机器人装配工厂

    FANUC机器人组装工厂目前具有每月生产6000台机器人的生产能力，采用了多台FANUC的智能机器人组成的自动组装系统，实现了用机器人来组装机器人（图10），只有线缆和斜齿轮还需要人工装配，其他零部件实现全自动化装配，实现了80%的自动化。

    FANUC的数控系统、机器人本体和智能装备都强调标准化、系列化、模块化，形成了完整的产品谱系。正是由于有了这样的基础，机器人本体的加工实现了100%的自动化，机器人装配实现了80%的自动化。

图10 FANUC机器人组装工厂（图片来源：FANUC企业简介彩页）

    在一个加工单元的参观中，我们看到了视觉识别技术的实际应用。一个体型较大的机器人从旁边的立库中取出毛坯，先对其拍照识别工件。为了找准加工基准，一旁的小机器人再次拍照，然后大机器人将毛坯准确放置在制具上，保证加工精度。

    在参观过程中，FANUC的陪同人员指出，企业规划智能产线，有四方面因素需要考虑：视觉系统、力觉系统、线边自动化仓，以及最重要的一点，在产品设计源头应考虑自动化装备的应用，从而实现制造过程的自动识别和自动转运。例如，为了实现伺服电机的全自动组装，内部没有使用线缆连接，而是使用类似插座的方式连接。

考察地点之五：修理工厂

    终身维修服务是FANUC给客户的承诺，修理工厂承担终身维修服务业务，在这里可以维修FANUC产品上的任何零部件，甚至是30年前的老产品也能在这里维修。

    为了最大限度地缩减因机床故障造成的停产时间，FANUC的维修模式是在现场不进行故障单元的维修，而是采取更换整个单元的方式，更换下来的单元在修理工厂维修后被作为维修备品使用。

    修理工厂内有超过470台修理用测试设备，可对15000余种部件进行维修。修理使用的电子元器件库存量大概17000种，超过200万件。FANUC会统筹购买制造商已停产的备件用于未来的修理维修，这些备件约占备件库存总数的20%。对于特别难以购买到的备件，则选用可兼容的新型号备件维修。同时FANUC会根据监测产品的使用数据来预测维修需求，并进行维修部件的库存管理。

    在修理工厂数字化得到了充分应用，一方面产品维修数据得到积累，另一方面，对于维修任务、维修过程也有相应地管理，通过平板电脑就可调出维修方法，还可对故障拍照比对，使得维修过程变得简单、可视化。

收获与思考：感受FANUC的态度与精神

    半天的参观考察，虽然只有短短3小时，但团员们收获满满。虽然出发前早已听说FANUC的机器人装配机器人，但走入现场，仍然被如此大规模的机器人应用、伺服系统精准的运动控制、智能机械高品质加工所折服。在这里不仅看到了FANUC先进的技术和产品，也感受到了FANUC企业运营的理念与文化，引发了团员们的很多思考。

1）业务专注，掌握核心技术。

    FANUC自创立以来，一直专注于三大产业--数控系统及伺服电机、机器人、智能机械，这三者之间在技术上又是相互关联的。40多年技术上的专注与研发上的大力投入，掌握核心技术，使得FANUC成为世界数控系统及机器人领导企业。

2）标准化、模块化理念落地，是自动化应用的基石。

    FANUC在机加工工厂的自动化率为100%，实现720小时无人运转，组装工厂的自动化率也高达80%，这些都有赖于产品高度的标准化，形成了完整的产品谱系，高效率的个性化定制才成为可能。

3）夯实数字化基础是制造效率提升的利器。

    三维数模结合三坐标测量仪的三维扫描技术，实现了数字模型从产品设计到制造过程的传递、对加工毛坯的自动识别、加工过程中的精准定位，数字模型的打通应用真正为制造效率的提升产生价值。

4）以质取胜，产品可靠性落到实处。

    FANUC强调产品可靠性，为保障产品的可靠性，专门建成了产品可靠性实验室，采用专业的手段进行各种复杂、恶劣条件下的对产品进行极限测试，保障产品的高可靠性。

5）技术应用，与时俱进。

    物联网技术的发展，使得FANUC的客户服务理念有了新的含义。FANUC推出的零宕机服务，利用物联网技术对所有的机器人进行远程监控，通过收集和分析机器人运转数据，实现预测性的维修维护，减少非计划性停机时间，从过去的事后维修转变为事前预防。

图11 考察团成员在FANUC的合影